CN111716859A - 一种三组份吸音棉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三组份吸音棉及其制备方法，属于吸音材料技术领域。所述三组份吸音棉，包括从上至下依次层叠布置的上表层(1)、第一胶粘剂层(2)、中间层(3)、第二胶粘剂层(4)和下表层(5)，所述中间层(3)由聚氨酯多孔泡沫材料制成，所述上表层(1)和下表层(5)均由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维制成，所述第一胶粘剂层(2)和所述第二胶粘剂层(4)均由胶粘剂制成。本发明还公开了上述三组份吸音棉的制备方法。本发明的三组份吸音棉为三层结构，具有优良的吸音和隔音效果，且整体面密度小。

Description

一种三组份吸音棉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种三组份吸音棉及其制备方法，属于吸音材料技术领域。
背景技术
噪声直接影响着人们的身心健康和生活质量的提高,长期处于噪声环境中,会引起听力损失甚至可能诱发一些疾病。要远离噪声,我们能做到的就是隔音和吸音。吸音棉可以将生活中所产生的中高频噪声振动能转换为吸音棉内部的细旦纤维的动能,并导成热能而消失,从而达到吸音降噪的功能。
随着社会的进步和人们消费水平不断提高，客户对于汽车吸音隔音、轻量化、舒适度等方面的也要求越来越高。传统PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)/PP(聚丙烯)双组份吸音棉在汽车隔音、降噪领域得到了广泛应用，极大的提升了整车NVH性能。但是，存在如下缺陷：在1KHz-2KHz频率范围内，吸音系数偏低，小于0.4，为提高吸音效果，需要大幅度提高吸音面密度(厚度)。
鉴于此，有必要提供一种新结构的吸音棉及其制备方法，以解决现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的之一，是提供一种三组份吸音棉。本发明的三组份吸音棉为三层结构，中间层采用多孔聚氨酯泡沫，具有密度低的特点，可以增加声波传播路径，有效提高吸音棉的隔音、降噪效果。在中间层的上表面和下表面分别覆盖聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，既起到吸音和隔音的作用，同时和中间层的聚氨酯多孔泡沫起到协同效应，材料吸音系数大幅度提高，同时可以有效降低面密度。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种三组份吸音棉，包括从上至下依次层叠布置的上表层、第一胶粘剂层、中间层、第二胶粘剂层和下表层，所述中间层由聚氨酯多孔泡沫材料制成，所述上表层和下表层均由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维制成，所述第一胶粘剂层和所述第二胶粘剂层均由胶粘剂制成。
本发明的原理是：
本发明的三组份吸音棉为三层结构，其中，中间层为聚氨酯多孔泡沫材料，通过对其多孔结构参数进行调整，使得其泡孔尺寸分布均匀且细腻，通过孔结构和有机多孔材料的配合，提高了聚氨酯泡沫材料的吸音性能。在中间层的上、下表面覆盖一定厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，既起到吸音和隔音的作用，同时和中间层起到聚氨酯多孔泡沫起到协同效应，材料吸音系数大幅度提高。
上述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，即polyethyleneterephthalate，简称PET。为高聚合物，由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。
上述聚丙烯纤维，即polypropylene，简称PP，密度为0.89-0.91g/cm3。
本发明的三组份吸音棉的有益效果是：
本发明的三组份吸音棉为三层结构，中间层采用多孔聚氨酯泡沫，具有密度低的特点，可以增加声波传播路径，有效提高吸音棉的隔音、降噪效果。在中间层的上表面和下表面分别覆盖聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，既起到吸音和隔音的作用，同时和中间层的聚氨酯多孔泡沫起到协同效应，材料吸音系数大幅度提高，同时可以有效降低面密度。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述上表层和所述下表层的厚度相同，所述上表层或所述下表层与所述中间层的厚度比为1:5-1:2，所述中间层的厚度为3mm-15mm,所述第一胶粘剂层和所述第二胶粘剂层的厚度均为0.1mm-0.5mm。
进一步，所述聚氨酯多孔泡沫材料的开孔率为20％-80％，密度为0.001g/cm3-0.06g/cm3，泡孔直径≤5mm。
采用上述进一步的有益效果是：中间层采用的聚氨酯多孔泡沫密度低，一方面增加声波传播路径，提高隔音吸音效果，另一方面降低面密度。
进一步，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和所述聚丙烯纤维的重量比为1:4-1:2，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的直径为5μm-10μm，所述聚丙烯纤维的直径为5μm-10μm。
进一步，所述胶粘剂为丙烯酸酯胶粘剂或聚氨酯胶粘剂。
本发明的目的之二，是提供一种上述三组份吸音棉的制备方法。本发明的三组份吸音棉的制备方法简单，操作容易，成本低廉，利用中间层上聚氨酯多孔泡沫材料密度低的特点，增加声波传播路径，提高隔音吸音效果，同时可以有效降低面密度，具有广阔的应用前景。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种三组份吸音棉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备聚氨酯多孔泡沫材料
按多元醇中羟基和异氰酸酯中异氰酸根的物质量比为1:1，分别称取多元醇和异氰酸酯，混合均匀后，经注射发泡成型，得到聚氨酯多孔泡沫材料；
步骤2：制备聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维
按重量比为1:4-1:2，分别称取聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维，放入熔喷机内，经挤出、过滤后呈熔融状态，采用熔喷喷丝板连续对离心棉网面进行喷丝操作，组成网状结构，喷丝结束后，再经碾压、冷却、成卷，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维；
步骤3：制备三组份吸音棉
取步骤1得到的聚氨酯多孔泡沫材料，作为中间层，在所述中间层的上表面和下表面分别涂布一层胶粘剂，分别作为第一胶粘剂层和第二胶粘剂层；在所述第一胶粘剂的上表面涂布步骤2得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，作为上表层；在所述第二胶粘剂层的下表面涂布步骤2得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，作为下表层，即得所述三组份吸音棉。
本发明的三组份吸音棉的制备方法的有益效果是：
本发明的三组份吸音棉的制备方法简单，操作容易，成本低廉，利用中间层上聚氨酯多孔泡沫材料密度低的特点，增加声波传播路径，提高隔音吸音效果，同时可以有效降低面密度，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的三组份吸音棉的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件如下：
1、上表层，2、第一胶粘剂层，3、中间层，4、第二胶粘剂层，5、下表层。
图2为本发明的实施例1中，吸音系数的对比图。
具体实施方式
以下结合具体附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
如图1所示，本实施例的三组份吸音棉，包括从上至下依次层叠布置的上表层1、第一胶粘剂层2、中间层3、第二胶粘剂层4和下表层5，所述中间层3由聚氨酯多孔泡沫材料制成，所述上表层1和下表层5均由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维制成，所述第一胶粘剂层2和所述第二胶粘剂层4均由胶粘剂制成。
其中，所述上表层1和所述下表层5的厚度相同，均为3mm；所述中间层3的厚度为9mm,所述第一胶粘剂层2和所述第二胶粘剂层4的厚度均为0.1mm。
所述聚氨酯多孔泡沫材料的开孔率为50％，密度为0.03g/cm3，泡孔直径≤5mm。
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维中，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的重量比为1:3，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的直径为8μm，所述聚丙烯纤维的直径为8μm。
所述胶粘剂为丙烯酸酯胶粘剂。
上述三组份吸音棉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备聚氨酯多孔泡沫材料
按多元醇中羟基和异氰酸酯中异氰酸根的物质量比为1:1，分别称取多元醇和异氰酸酯，混合均匀后，经注射发泡成型，得到聚氨酯多孔泡沫材料。所述聚氨酯多孔泡沫材料的开孔率为50％，密度为0.03g/cm3，泡孔直径≤5mm。
步骤2：制备聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维
按重量比为1:3，分别称取聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维，放入熔喷机内，经挤出、过滤后呈熔融状态，采用熔喷喷丝板连续对离心棉网面进行喷丝操作，组成网状结构，喷丝结束后，再经碾压、冷却、成卷，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维。
步骤3：制备三组份吸音棉
取厚度为9mm的步骤1得到的聚氨酯多孔泡沫材料，作为中间层3，在所述中间层3的上表面和下表面分别涂布一层厚度为0.1mm的丙烯酸酯胶粘剂，分别作为第一胶粘剂层2和第二胶粘剂层4；在所述第一胶粘剂4的上表面涂布厚度为3mm的步骤2得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，作为上表层1；在所述第二胶粘剂层4的下表面涂布厚度为3mm的步骤2得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，作为下表层5，即得所述三组份吸音棉。
本实施例的三组份吸音棉总厚度为15.2mm，面密度为160g/m2。
将本实施例的三组份吸音棉与面密度为300g/m2、厚度为15.2mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维双组份(简称PET/PP双组份)吸音棉进行吸音系数的测试，结果如图2所示。
由图2可以看出，在相同厚度15.2mm的情况下，本实施例的三组份吸音棉吸音系数大幅度提高，特别当音频大于1KHz，吸音系数均大于0.4，吸音效果提升显著。
实施例2：
如图1所示，本实施例的三组份吸音棉，包括从上至下依次层叠布置的上表层1、第一胶粘剂层2、中间层3、第二胶粘剂层4和下表层5，所述中间层3由聚氨酯多孔泡沫材料制成，所述上表层1和下表层5均由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维制成，所述第一胶粘剂层2和所述第二胶粘剂层4均由胶粘剂制成。
其中，所述上表层1和所述下表层5的厚度相同，均为5mm；所述中间层3的厚度为15mm,所述第一胶粘剂层2和所述第二胶粘剂层4的厚度均为0.5mm。
所述聚氨酯多孔泡沫材料的开孔率为20％，密度为0.001g/cm3，泡孔直径≤5mm。
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维中，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的重量比为1:2，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的直径为5μm，所述聚丙烯纤维的直径为5μm。
所述胶粘剂为聚氨酯胶粘剂。
上述三组份吸音棉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备聚氨酯多孔泡沫材料
按多元醇中羟基和异氰酸酯中异氰酸根的物质量比为1:1，分别称取多元醇和异氰酸酯，混合均匀后，经注射发泡成型，得到聚氨酯多孔泡沫材料。所述聚氨酯多孔泡沫材料的开孔率为20％，密度为0.001g/cm3，泡孔直径≤5mm。
步骤2：制备聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维
按重量比为1:3，分别称取聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维，放入熔喷机内，经挤出、过滤后呈熔融状态，采用熔喷喷丝板连续对离心棉网面进行喷丝操作，组成网状结构，喷丝结束后，再经碾压、冷却、成卷，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维。
步骤3：制备三组份吸音棉
取厚度为15mm的步骤1得到的聚氨酯多孔泡沫材料，作为中间层3，在所述中间层3的上表面和下表面分别涂布一层厚度为0.5mm的丙烯酸酯胶粘剂，分别作为第一胶粘剂层2和第二胶粘剂层4；在所述第一胶粘剂4的上表面涂布厚度为5mm的步骤2得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，作为上表层1；在所述第二胶粘剂层4的下表面涂布厚度为5mm的步骤2得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，作为下表层5，即得所述三组份吸音棉。
本实施例的三组份吸音棉总厚度为26mm，面密度为250g/m2。
实施例3：
如图1所示，本实施例的三组份吸音棉，包括从上至下依次层叠布置的上表层1、第一胶粘剂层2、中间层3、第二胶粘剂层4和下表层5，所述中间层3由聚氨酯多孔泡沫材料制成，所述上表层1和下表层5均由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维制成，所述第一胶粘剂层2和所述第二胶粘剂层4均由胶粘剂制成。
其中，所述上表层1和所述下表层5的厚度相同，均为1.5mm；所述中间层3的厚度为3mm,所述第一胶粘剂层2和所述第二胶粘剂层4的厚度均为0.3mm。
所述聚氨酯多孔泡沫材料的开孔率为80％，密度为0.06g/cm3，泡孔直径≤5mm。
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维中，聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的重量比为1:3，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的直径为10μm，所述聚丙烯纤维的直径为10μm。
所述胶粘剂为丙烯酸酯胶粘剂。
上述三组份吸音棉的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备聚氨酯多孔泡沫材料
按多元醇中羟基和异氰酸酯中异氰酸根的物质量比为1:1，分别称取多元醇和异氰酸酯，混合均匀后，经注射发泡成型，得到聚氨酯多孔泡沫材料。所述聚氨酯多孔泡沫材料的开孔率为80％，密度为0.06g/cm3，泡孔直径≤5mm。
步骤2：制备聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维
按重量比为1:3，分别称取聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维，放入熔喷机内，经挤出、过滤后呈熔融状态，采用熔喷喷丝板连续对离心棉网面进行喷丝操作，组成网状结构，喷丝结束后，再经碾压、冷却、成卷，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维。
步骤3：制备三组份吸音棉
取厚度为3mm的步骤1得到的聚氨酯多孔泡沫材料，作为中间层3，在所述中间层3的上表面和下表面分别涂布一层厚度为0.3mm的丙烯酸酯胶粘剂，分别作为第一胶粘剂层2和第二胶粘剂层4；在所述第一胶粘剂4的上表面涂布厚度为1.5mm的步骤2得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，作为上表层1；在所述第二胶粘剂层4的下表面涂布厚度为1.5mm的步骤2得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，作为下表层5，即得所述三组份吸音棉。
本实施例的三组份吸音棉总厚度为6.6mm，面密度为200g/m2。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种三组份吸音棉，其特征在于，包括从上至下依次层叠布置的上表层(1)、第一胶粘剂层(2)、中间层(3)、第二胶粘剂层(4)和下表层(5)，所述中间层(3)由聚氨酯多孔泡沫材料制成，所述上表层(1)和下表层(5)均由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维制成，所述第一胶粘剂层(2)和所述第二胶粘剂层(4)均由胶粘剂制成。
2.根据权利要求1所述的三组份吸音棉，其特征在于，所述上表层(1)和所述下表层(5)的厚度相同，所述上表层(1)或所述下表层(5)与所述中间层(3)的厚度比为1:5-1:2，所述中间层(3)的厚度为3mm-15mm,所述第一胶粘剂层(2)和所述第二胶粘剂层(4)的厚度均为0.1mm-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的三组份吸音棉，其特征在于，所述聚氨酯多孔泡沫材料的开孔率为20％-80％，密度为0.001g/cm3-0.06g/cm3，泡孔直径≤5mm。
4.根据权利要求1所述的三组份吸音棉，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维中，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和所述聚丙烯纤维的重量比为1:4-1:2，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的直径为5μm-10μm，所述聚丙烯纤维的直径为5μm-10μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的三组份吸音棉，其特征在于，所述胶粘剂为丙烯酸酯胶粘剂或聚氨酯胶粘剂。
6.一种三组份吸音棉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：制备聚氨酯多孔泡沫材料
按多元醇中羟基和异氰酸酯中异氰酸根的物质量比为1:1，分别称取多元醇和异氰酸酯，混合均匀后，经注射发泡成型，得到聚氨酯多孔泡沫材料；
步骤2：制备聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维按重量比为1:4-1:2，分别称取聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维，放入熔喷机内，经挤出、过滤后呈熔融状态，采用熔喷喷丝板连续对离心棉网面进行喷丝操作，组成网状结构，喷丝结束后，再经碾压、冷却、成卷，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维；
步骤3：制备三组份吸音棉
取步骤1得到的聚氨酯多孔泡沫材料，作为中间层(3)，在所述中间层(3)的上表面和下表面分别涂布一层胶粘剂，分别作为第一胶粘剂层(2)和第二胶粘剂层(4)；在所述第一胶粘剂(4)的上表面涂布步骤2得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，作为上表层(1)；在所述第二胶粘剂层(4)的下表面涂布步骤2得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维和聚丙烯纤维的混合纤维，作为下表层(5)，即得所述三组份吸音棉。
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